JP2000269508A - Manufacture for thin film transistor - Google Patents

Manufacture for thin film transistor

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JP2000269508A
JP2000269508A JP7571299A JP7571299A JP2000269508A JP 2000269508 A JP2000269508 A JP 2000269508A JP 7571299 A JP7571299 A JP 7571299A JP 7571299 A JP7571299 A JP 7571299A JP 2000269508 A JP2000269508 A JP 2000269508A
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JP
Japan
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thin film
film transistor
active layer
forming
semiconductor thin
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JP7571299A
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Japanese (ja)
Inventor
Arichika Ishida
有親 石田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase a difference in respective threshold voltages between (n) channel thin film transistors and (p) channel thin film transistors by a method wherein, at a step of forming an active layer of the thin film transistors, a defective level is formed in a polycrystal semiconductor film constituting the active layer. SOLUTION: When an active layer of thin film transistors is formed, impurities at a lower concentration are doped to the active layer of the thin film transistors, and simultaneously, elements or ions hindering a crystallization are implanted, and a polycrystal silicon thin film 13 having a defective level is formed. Then, when these thin film transistors are functioned as an (n) channel and (p) channel transistor, they have a predetermined threshold voltage in response to the number of defective levels, respectively. Accordingly, it is possible to control the respective threshold voltages of (n) channel thin film transistors and (p) channel thin film transistors to be appropriate values by one time impurity doping.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜トランジス
タの製造方法に係り、特に、液晶表示装置の駆動回路な
どに用いられる薄膜トランジスタの製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor, and more particularly to a method for manufacturing a thin film transistor used for a driving circuit of a liquid crystal display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、画像を表示する表示エリア内に配
置された画素スイッチング回路としての薄膜トランジス
タと、表示エリア周辺の周辺エリアに配置された駆動回
路としての薄膜トランジスタとを絶縁基板上に一体に形
成した液晶表示装置が注目されている。このような液晶
表示装置では、駆動回路を構成する薄膜トランジスタ
は、通常、nチャネル型薄膜トランジスタとpチャネル
型薄膜トランジスタとを同一基板に形成し、相補型の回
路として利用される。
2. Description of the Related Art In recent years, a thin film transistor as a pixel switching circuit arranged in a display area for displaying an image and a thin film transistor as a drive circuit arranged in a peripheral area around the display area are integrally formed on an insulating substrate. Liquid crystal display devices have attracted attention. In such a liquid crystal display device, as a thin film transistor constituting a driving circuit, an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor are usually formed on the same substrate and used as a complementary circuit.

【0003】このような薄膜トランジスタは、例えば、
絶縁基板、例えばガラス基板上に、例えばCVD法によ
り、非晶質シリコン薄膜を所定の膜厚で堆積する。そし
て、アニールすることにより、非晶質シリコン薄膜に含
まれる水素を除去する脱水素処理を行う。続いて、非晶
質シリコン薄膜の全面に、低濃度の不純物、例えばボロ
ンを注入する。
[0003] Such a thin film transistor is, for example,
An amorphous silicon thin film having a predetermined thickness is deposited on an insulating substrate, for example, a glass substrate by, for example, a CVD method. Then, a dehydrogenation process for removing hydrogen contained in the amorphous silicon thin film is performed by annealing. Subsequently, low-concentration impurities, for example, boron are implanted into the entire surface of the amorphous silicon thin film.

【0004】続いて、非晶質シリコン薄膜の全面に、例
えばエキシマレーザを照射して非晶質シリコンを溶融・
再結晶化し、多結晶シリコン薄膜を形成する。
Then, the entire surface of the amorphous silicon thin film is irradiated with, for example, an excimer laser to melt the amorphous silicon.
Recrystallize to form a polycrystalline silicon thin film.

【0005】続いて、例えばフォトリソグラフィによ
り、多結晶シリコン薄膜を所定の形状にパターニングし
て、薄膜トランジスタの活性層を形成する。この後、n
チャネル型薄膜トランジスタもしくはpチャネル型薄膜
トランジスタを形成する領域の活性層をレジストで覆
い、このレジストをマスクとして、再度、低濃度の不純
物を注入する。
Then, the polycrystalline silicon thin film is patterned into a predetermined shape by, for example, photolithography to form an active layer of the thin film transistor. After this, n
The active layer in the region where the channel thin film transistor or the p-channel thin film transistor is to be formed is covered with a resist, and a low concentration impurity is implanted again using the resist as a mask.

【0006】このような活性層と用いて形成された薄膜
トランジスタは、低濃度の不純物を二回にわたって注入
している。
In a thin film transistor formed using such an active layer, a low-concentration impurity is implanted twice.

【0007】すなわち、同一基板上に、nチャネル型薄
膜トランジスタとpチャネル型薄膜トランジスタとを形
成し、相補型の回路を構成する場合、動作速度及び消費
電力の観点から、それぞれの薄膜トランジスタにおける
しきい値電圧の調整が重要である。薄膜トランジスタと
の活性層として、多結晶シリコン薄膜のような多結晶半
導体薄膜、すなわち非単結晶半導体薄膜を用いた場合、
サブスレッシュホールド領域の立ち上がりが悪い。
That is, when an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor are formed on the same substrate to form a complementary circuit, the threshold voltage of each thin film transistor is considered from the viewpoint of operating speed and power consumption. Adjustment is important. When using a polycrystalline semiconductor thin film such as a polycrystalline silicon thin film as a thin film transistor active layer, that is, a non-single-crystal semiconductor thin film,
Poor rise of sub-threshold area.

【0008】このため、回路が正常に動作するために
は、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄
膜トランジスタのしきい値電圧には、ある程度以上の差
があることが要求される。要求されるnチャネル型薄膜
トランジスタとpチャネル型薄膜トランジスタとのしき
い値電圧の差は、3V程度の差があることが要求され
る。多結晶半導体薄膜を活性層として用いた薄膜トラン
ジスタを作成した場合、nチャネル型薄膜トランジスタ
とpチャネル型薄膜トランジスタとのしきい値電圧の差
が1V程度となり、相補型の回路として正常に動作しな
くなるおそれがある。
Therefore, in order for the circuit to operate normally, it is required that the threshold voltages of the n-channel thin film transistor and the p-channel thin film transistor have a certain difference or more. The required difference in threshold voltage between the n-channel thin film transistor and the p-channel thin film transistor is required to be about 3 V. When a thin film transistor using a polycrystalline semiconductor thin film as an active layer is formed, a difference in threshold voltage between an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor becomes about 1 V, and there is a possibility that a normal operation may not be performed as a complementary circuit. is there.

【0009】このため、同一基板上にnチャネル型薄膜
トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタを形成
する場合、従来は、活性層となる半導体薄膜に低濃度の
不純物を二回に分けて注入し、nチャネル型薄膜トラン
ジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタのしきい値電
圧の差が要求される値程度となるように、nチャネル型
薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタに
おける活性層の不純物濃度に差をつけ、しきい値電圧を
制御している。
For this reason, when an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor are formed on the same substrate, conventionally, a low-concentration impurity is implanted into a semiconductor thin film which is to be an active layer in two steps, and an n-channel thin film transistor is formed. Control the threshold voltage by making a difference in the impurity concentration of the active layer in the n-channel thin film transistor and the p-channel thin film transistor so that the difference in threshold voltage between the thin film transistor and the p-channel thin film transistor becomes about a required value. are doing.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、nチ
ャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トラン
ジスタを同一基板に形成する場合、相補型の回路として
正常に動作させるためには、nチャネル型薄膜トランジ
スタのしきい値電圧とpチャネル型薄膜トランジスタの
しきい値電圧との間にある程度以上の差があることが要
求される。このため、それぞれの薄膜トランジスタの活
性層を形成する半導体薄膜に、低濃度の不純物を二回に
わたって注入し、活性層の不純物濃度に差をつけること
により、しきい値電圧を制御している。
As described above, when an n-channel thin-film transistor and a p-channel thin-film transistor are formed on the same substrate, the n-channel thin-film transistor is required to operate normally as a complementary circuit. It is required that there be a certain degree of difference between the threshold voltage and the threshold voltage of the p-channel thin film transistor. For this reason, the threshold voltage is controlled by injecting a low-concentration impurity into the semiconductor thin film forming the active layer of each thin-film transistor twice, and making the impurity concentration of the active layer different.

【0011】しかしながら、不純物を二回に分けて注入
するため、製造ステップが長くなり、製造コストが高価
であるという問題がある。
However, since the impurity is implanted in two steps, there is a problem that the manufacturing steps become long and the manufacturing cost is high.

【0012】この発明は、上述した問題点に鑑みなされ
たものであって、その目的は、安価な製造コストで、n
チャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トラ
ンジスタを同一基板上に形成することができる薄膜トラ
ンジスタの製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to provide an inexpensive manufacturing cost and n
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thin film transistor in which a channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor can be formed over the same substrate.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項1に記載の薄膜トランジスタの
製造方法は、多結晶半導体薄膜を活性層とするnチャネ
ル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジス
タを同一基板上に形成する薄膜トランジスタの製造方法
において、基板上に形成した、不純物を含む多結晶半導
体薄膜をパターニングして活性層を形成するステップ
と、この活性層の上に絶縁膜を介して形成した金属膜を
パターニングしてゲート電極を形成するステップと、こ
のゲート電極をマスクとして不純物を注入して活性層の
両側にp型またはn型の不純物を含むソース領域及びド
レイン領域をそれぞれ形成するステップと、を備え、前
記活性層を形成するステップは、活性層に欠陥準位を形
成するステップを有することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, comprising: an n-channel thin film transistor having a polycrystalline semiconductor thin film as an active layer; In a method of manufacturing a thin film transistor in which a thin film transistor is formed on the same substrate, a step of forming an active layer by patterning an impurity-containing polycrystalline semiconductor thin film formed on the substrate and forming an active layer on the active layer via an insulating film Patterning the formed metal film to form a gate electrode; and implanting impurities using the gate electrode as a mask to form source and drain regions containing p-type or n-type impurities on both sides of the active layer, respectively. And forming the active layer includes forming a defect level in the active layer. And wherein the Rukoto.

【0014】この発明の薄膜トランジスタの製造方法に
よれば、薄膜トランジスタの活性層を形成するステップ
において、活性層を構成する多結晶半導体薄膜に欠陥準
位を形成する。すなわち、薄膜トランジスタの活性層
に、低濃度の不純物を注入する際に、同時に、結晶化を
阻害するような元素もしくはイオンを注入することによ
り、活性層に欠陥準位が形成される。
According to the method of manufacturing a thin film transistor of the present invention, in the step of forming the active layer of the thin film transistor, a defect level is formed in the polycrystalline semiconductor thin film forming the active layer. That is, when an impurity or a low concentration impurity is implanted into the active layer of the thin film transistor, a defect level is formed in the active layer by simultaneously implanting an element or ion that inhibits crystallization.

【0015】このような欠陥準位を有する活性層を、そ
れぞれnチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型
薄膜トランジスタの活性層として利用することにより、
nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜ト
ランジスタそれぞれのしきい値電圧の差が増大する。
By using the active layer having such a defect level as an active layer of an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor, respectively,
The difference in threshold voltage between the n-channel thin film transistor and the p-channel thin film transistor increases.

【0016】したがって、1回の不純物注入により、n
チャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トラ
ンジスタそれぞれのしきい値電圧を、適度な値に制御す
ることができる。
Therefore, by one impurity implantation, n
The threshold voltage of each of the channel thin film transistor and the p-channel thin film transistor can be controlled to an appropriate value.

【0017】これにより、nチャネル型薄膜トランジス
タ及びpチャネル型薄膜トランジスタを同一基板に形成
する薄膜トランジスタの製造方法では、ステップ数を減
少することが可能となり、製造コストを低減することが
可能となる。このため、安価な製造コストの薄膜トラン
ジスタの製造方法を提供することが可能となる。
Thus, in the method for manufacturing a thin film transistor in which the n-channel thin film transistor and the p-channel thin film transistor are formed on the same substrate, the number of steps can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing a thin film transistor at a low manufacturing cost.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、この発明の薄膜トランジス
タの製造方法の一実施の形態について図面を参照して説
明する。この発明の薄膜トランジスタの製造方法は、同
一基板上にnチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネ
ル型薄膜トランジスタを形成し、これらの薄膜トランジ
スタによって相補型の回路が構成される。このような相
補型の回路は、例えば、アクティブマトリクス型液晶表
示装置を構成するアレイ基板の周辺エリアに配置される
駆動回路として利用される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention will be described below with reference to the drawings. According to the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor are formed over the same substrate, and a complementary circuit is formed by the thin film transistors. Such a complementary circuit is used, for example, as a drive circuit arranged in a peripheral area of an array substrate constituting an active matrix liquid crystal display device.

【0019】図1には、同一基板上に形成したnチャネ
ル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジス
タを駆動回路として利用した液晶表示装置の液晶表示パ
ネルの一例が概略的に示されている。
FIG. 1 schematically shows an example of a liquid crystal display panel of a liquid crystal display device using an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor formed on the same substrate as a driving circuit.

【0020】図2には、アクティブマトリクス型液晶表
示装置の回路構成が概略的に示されている。
FIG. 2 schematically shows a circuit configuration of the active matrix type liquid crystal display device.

【0021】液晶表示パネル10は、図1及び図2に示
すように、第1基板としてのアレイ基板100と、この
アレイ基板100に対向配置された第2基板としての対
向基板200と、アレイ基板100と対向基板200と
の間に配置された液晶組成物300とを備えている。こ
のような液晶表示パネル10において、画像を表示する
表示エリア102は、アレイ基板100と対向基板20
0とを貼り合わせるシール材106によって囲まれた領
域内に形成され、表示エリア102内から引出された各
種配線パターンを有する周辺エリア104は、シール材
106の外側の領域に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid crystal display panel 10 includes an array substrate 100 as a first substrate, an opposing substrate 200 as a second substrate opposed to the array substrate 100, and an array substrate. 100 and a liquid crystal composition 300 disposed between the opposing substrate 200. In such a liquid crystal display panel 10, a display area 102 for displaying an image includes an array substrate 100 and a counter substrate 20.
The peripheral area 104 formed in a region surrounded by the seal material 106 for bonding the “0” and having various wiring patterns drawn out from the display area 102 is formed in a region outside the seal material 106.

【0022】アレイ基板100の表示エリア102は、
図2に示すように、透明な絶縁性基板、例えば厚さが
0.7mmのガラス基板上にマトリクス状に配置された
mxn個の画素電極151、これら画素電極151の行
方向に沿って形成されたm本の走査線Y1〜Ym、これ
ら画素電極151の列方向に沿って形成されたn本の信
号線X1〜Xn、mxn個の画素電極151に対応して
走査線Y1〜Ymおよび信号線X1〜Xnの交差位置近
傍にスイッチング素子として配置されたmxn個の薄膜
トランジスタすなわちTFT121、走査線Y1〜Ym
を駆動する走査線駆動回路18、これら信号線X1〜X
nを駆動する信号線駆動回路19を有している。
The display area 102 of the array substrate 100 is
As shown in FIG. 2, mxn pixel electrodes 151 arranged in a matrix on a transparent insulating substrate, for example, a glass substrate having a thickness of 0.7 mm, are formed along the row direction of the pixel electrodes 151. M scanning lines Y1 to Ym, n signal lines X1 to Xn formed along the column direction of these pixel electrodes 151, and scanning lines Y1 to Ym and signal lines corresponding to mxn pixel electrodes 151. Mxn thin film transistors or TFTs 121 arranged as switching elements near intersections of X1 to Xn, and scanning lines Y1 to Ym
, A scanning line driving circuit 18 for driving the signal lines X1 to X
and a signal line driving circuit 19 for driving n.

【0023】走査線Y及び信号線Xは、アルミニウムや
モリブデン−タングステン合金などの低抵抗材料によっ
て形成されている。画素電極151は、透明な導電性部
材、例えばインジウム−ティン−オキサイドすなわちI
TOによって形成されている。
The scanning lines Y and the signal lines X are formed of a low-resistance material such as aluminum or a molybdenum-tungsten alloy. The pixel electrode 151 is made of a transparent conductive material, for example, indium-tin-oxide or I
It is formed by TO.

【0024】TFT121は、走査線から突出した部分
をゲート電極とし、多結晶シリコン薄膜を活性層とする
例えばトップゲート型多結晶シリコン薄膜トランジスタ
によって構成されている。半導体層のソース領域は、画
素電極151に電気的に接続されたソース電極にコンタ
クトし、半導体層のドレイン領域は、信号線の一部をな
すドレイン電極にコンタクトしている。
The TFT 121 is constituted by, for example, a top gate type polycrystalline silicon thin film transistor having a portion protruding from the scanning line as a gate electrode and a polycrystalline silicon thin film as an active layer. The source region of the semiconductor layer is in contact with a source electrode electrically connected to the pixel electrode 151, and the drain region of the semiconductor layer is in contact with a drain electrode forming a part of a signal line.

【0025】画素電極151の表面は、対向基板200
との間に介在される液晶組成物300を配向させるため
の配向膜によって覆われている。
The surface of the pixel electrode 151 is
And is covered with an alignment film for aligning the liquid crystal composition 300 interposed between them.

【0026】各薄TFT121は、対応走査線が走査線
駆動回路18によって駆動されることにより対応行の画
素電極151が選択されたときに信号線駆動回路19に
よって駆動される信号線X1〜Xnの電位をこれら対応
行の画素電極151に印加するスイッチング素子として
用いられる。
Each of the thin TFTs 121 has a corresponding one of the signal lines X1 to Xn driven by the signal line driving circuit 19 when the corresponding scanning line is driven by the scanning line driving circuit 18 to select the pixel electrode 151 in the corresponding row. It is used as a switching element for applying a potential to the pixel electrodes 151 in the corresponding rows.

【0027】走査線駆動回路18は、水平走査周期で順
次走査線Y1〜Ymに走査電圧を供給し、信号線駆動回
路19は、各水平走査周期において画素信号電圧を信号
線X1〜Xnに供給する。
The scanning line driving circuit 18 supplies a scanning voltage to the scanning lines Y1 to Ym sequentially in a horizontal scanning cycle, and the signal line driving circuit 19 supplies a pixel signal voltage to the signal lines X1 to Xn in each horizontal scanning cycle. I do.

【0028】この液晶表示パネル10では、図1に示し
たように、液晶表示装置の外形寸法、特に額縁サイズを
小さく構成するために、信号線Xは、アレイ基板100
の周辺エリア104Xの第1端辺100X側にのみ引き
出され、この第1端辺100X側で信号線に映像データ
を供給する信号線駆動回路19などを含むX制御回路基
板421にX−TAB401−1、401−2、401
−3、401−4を介して接続されている。
In the liquid crystal display panel 10, as shown in FIG. 1, the signal lines X are connected to the array substrate 100 in order to reduce the external dimensions of the liquid crystal display device, particularly the frame size.
The X-TAB 401-is drawn out only to the first end 100X side of the peripheral area 104X of the X-control circuit board 421 including the signal line driving circuit 19 for supplying video data to the signal lines on the first end 100X side. 1, 401-2, 401
-3, 401-4.

【0029】また、走査線Yも、アレイ基板の周辺エリ
ア104Xにおける第1端辺100Xと直交する第2端
辺100Y側にのみ引き出され、この第2端辺100Y
側で走査線に走査パルスを供給する走査線駆動回路18
などを含むY制御回路基板431にY−TAB411−
1、411−2を介して接続されている。
Further, the scanning line Y is also drawn out only to the second side 100Y orthogonal to the first side 100X in the peripheral area 104X of the array substrate, and this second side 100Y
Scan line driving circuit 18 that supplies scan pulses to scan lines on the side
Y-TAB 411-
1, 411-2.

【0030】これらX制御回路基板421及びY制御回
路基板431などの駆動回路は、nチャネル型薄膜トラ
ンジスタ及びPチャネル型薄膜トランジスタからなる相
補型の回路によって構成されている。これらの薄膜トラ
ンジスタは、多結晶シリコン薄膜のような多結晶半導体
薄膜、すなわち非単結晶半導体薄膜を活性層とするトッ
プゲート型薄膜トランジスタである。
The driving circuits such as the X control circuit board 421 and the Y control circuit board 431 are constituted by complementary circuits composed of an n-channel thin film transistor and a P-channel thin film transistor. These thin film transistors are top gate thin film transistors using a polycrystalline semiconductor thin film such as a polycrystalline silicon thin film, that is, a non-single-crystal semiconductor thin film as an active layer.

【0031】また、アレイ基板100の表示エリア10
2及び周辺エリア104(X、Y)における非画素部、
すなわち信号線103及び走査線111などの配線パタ
ーン、TFT121、画素電極151、周辺額縁部など
の上には、アレイ基板100と対向基板200と間に約
5μmのギャップを形成するためのスペーサが配置さ
れ、これにより、アレイ基板100と対向基板200と
の間のギャップが設定される。
The display area 10 of the array substrate 100
2 and non-pixel portions in the peripheral area 104 (X, Y),
That is, spacers for forming a gap of about 5 μm between the array substrate 100 and the counter substrate 200 are arranged on the wiring patterns such as the signal lines 103 and the scanning lines 111, the TFT 121, the pixel electrode 151, the peripheral frame portion, and the like. Accordingly, a gap between the array substrate 100 and the counter substrate 200 is set.

【0032】対向基板200の表示エリア102は、透
明な絶縁性基板、例えば厚さが0.7mmのガラス基板
上に配設されたカラーフィルタ、画素電極151との間
で電位差を形成する透明導電性部材、例えばインジウム
−ティン−オキサイドすなわちITOによって形成され
た対向電極204、及び、アレイ基板100との間に介
在される液晶組成物300を配向させるための配向膜を
備えている。
The display area 102 of the opposing substrate 200 is formed of a transparent insulating substrate, for example, a color filter disposed on a glass substrate having a thickness of 0.7 mm, and a transparent conductive material for forming a potential difference between the pixel electrode 151 and the pixel. A counter electrode 204 formed of a conductive member, for example, indium-tin-oxide, that is, ITO, and an alignment film for aligning the liquid crystal composition 300 interposed between the array member 100 and the counter electrode 204.

【0033】対向電極204は、複数の画素電極151
に対向して基準電位に設定される。基板の周囲に配置さ
れた電極転移材すなわちトランスファとしての銀ペース
トは、アレイ基板100から対向基板200へ電圧を供
給するために設けられ、対向電極204は、トランスフ
ァを介して接続された対向電極駆動回路20により駆動
される。
The counter electrode 204 includes a plurality of pixel electrodes 151
Are set to the reference potential. An electrode transfer material, that is, a silver paste as a transfer, disposed around the substrate is provided to supply a voltage from the array substrate 100 to the counter substrate 200, and the counter electrode 204 is connected to the counter electrode drive connected via the transfer. Driven by the circuit 20.

【0034】画素電極151と、対向電極204との間
に挟持された液晶層300により、液晶容量CLを形成
する。アレイ基板100は、液晶容量CLと電気的に並
列に補助容量CSを形成するための一対の電極を備えて
いる。すなわち、補助容量CSは、画素電極151と同
電位の補助容量電極61と、所定の電位に設定された補
助容量線52との間に形成される電位差によって形成さ
れる。
A liquid crystal capacitor CL is formed by the liquid crystal layer 300 sandwiched between the pixel electrode 151 and the counter electrode 204. The array substrate 100 includes a pair of electrodes for forming an auxiliary capacitance CS in parallel with the liquid crystal capacitance CL. That is, the storage capacitor CS is formed by a potential difference formed between the storage capacitor electrode 61 having the same potential as the pixel electrode 151 and the storage capacitor line 52 set to a predetermined potential.

【0035】この液晶表示パネル10の表裏面、すなわ
ちガラス基板101及び201の外面には、液晶表示装
置の表示モードや、液晶組成物のツイスト角などに応じ
て偏向面が選択された偏光板が必要に応じて配設されて
いる。
On the front and back surfaces of the liquid crystal display panel 10, that is, on the outer surfaces of the glass substrates 101 and 201, a polarizing plate whose deflection surface is selected according to the display mode of the liquid crystal display device, the twist angle of the liquid crystal composition, and the like is provided. They are provided as needed.

【0036】次に、この液晶表示装置の駆動回路として
利用されるnチャネル型薄膜トランジスタ及びPチャネ
ル型薄膜トランジスタの第1の製造方法について説明す
る。
Next, a first manufacturing method of an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor used as a driving circuit of the liquid crystal display device will be described.

【0037】このような薄膜トランジスタは、図3の
(a)乃至(e)に示したようなステップによって形成
される。
Such a thin film transistor is formed by the steps shown in FIGS.

【0038】すなわち、図3の(a)に示すように、絶
縁基板、例えばガラス基板11上に、プラズマCVD法
により、非晶質半導体薄膜として非晶質シリコン薄膜1
2を50nmの膜厚で堆積する。このとき、例えば、主
としてシラン(SiH4 )を原料ガスとして利用する。
そして、この非晶質シリコン薄膜12が成膜されたガラ
ス基板11を、アニール炉において、500℃の温度で
1時間、アニールすることにより、非晶質シリコン薄膜
12に含まれる水素を除去する脱水素処理を行う。
That is, as shown in FIG. 3A, an amorphous silicon thin film 1 is formed as an amorphous semiconductor thin film on an insulating substrate, for example, a glass substrate 11 by a plasma CVD method.
2 is deposited to a thickness of 50 nm. At this time, for example, silane (SiH 4 ) is mainly used as a source gas.
Then, the glass substrate 11 on which the amorphous silicon thin film 12 has been formed is annealed in an annealing furnace at a temperature of 500 ° C. for 1 hour to remove hydrogen contained in the amorphous silicon thin film 12. Perform elementary processing.

【0039】続いて、堆積した非晶質シリコン薄膜12
の全面に、イオンドープ法により、低濃度の不純物、主
としてボロンを9.5×1011/cm2 のドーズ量で注
入する。この時の原料ガスとしては、水素化ホウ素(B
26)などのガス中に約10%の窒素(N2 )ガスを混
合した混合ガスを使用し、非晶質シリコン薄膜12の全
面にボロンと同時に窒素を注入する。原料ガスに混合さ
れた窒素は、非晶質シリコンの結晶化を阻害する元素と
して作用する。
Subsequently, the deposited amorphous silicon thin film 12
Is implanted at a dose of 9.5 × 10 11 / cm 2 into the entire surface of the substrate by ion doping. As a raw material gas at this time, borohydride (B
Using a mixed gas obtained by mixing about 10% nitrogen (N 2 ) gas in a gas such as 2 H 6 ), nitrogen is simultaneously implanted into the entire surface of the amorphous silicon thin film 12 with boron. Nitrogen mixed with the source gas acts as an element that inhibits crystallization of amorphous silicon.

【0040】続いて、図3の(b)に示すように、不純
物としてのボロンおよび結晶化を阻害する元素として窒
素を注入された非晶質シリコン薄膜12の全面に、例え
ば、エキシマレーザ光を照射して、非晶質シリコンを溶
融し、再結晶化する。このとき、結晶化を阻害する元素
は、非晶質シリコンの結晶化を阻害し、欠陥準位を形成
する。これにより、欠陥準位を有する多結晶シリコン薄
膜13を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, for example, excimer laser light is applied to the entire surface of the amorphous silicon thin film 12 into which boron as an impurity and nitrogen as an element for inhibiting crystallization are implanted. Irradiation melts the amorphous silicon and recrystallizes it. At this time, the element that inhibits crystallization inhibits crystallization of amorphous silicon and forms a defect level. Thus, a polycrystalline silicon thin film 13 having a defect level is formed.

【0041】続いて、図3の(c)に示すように、例え
ばフォトリソグラフィにより、多結晶シリコン薄膜13
を所定の形状にパターニングして、薄膜トランジスタの
活性層13a及び13bを形成する。続いて、活性層1
3a及び13bの上に、ゲート絶縁膜15を100nm
の膜厚で形成する。そして、このゲート絶縁膜15の上
に、スパッタ法により、300nmの膜厚の金属膜16
を形成する。そして、フォトリソグラフィにより、この
金属膜16をパターニングして、一方の薄膜トランジス
タのゲート電極16aを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 3C, the polycrystalline silicon thin film 13 is formed by, for example, photolithography.
Is patterned into a predetermined shape to form active layers 13a and 13b of the thin film transistor. Subsequently, the active layer 1
On 3a and 13b, a gate insulating film 15 is formed to a thickness of 100 nm.
It is formed with a film thickness of. Then, a metal film 16 having a thickness of 300 nm is formed on the gate insulating film 15 by sputtering.
To form Then, the metal film 16 is patterned by photolithography to form a gate electrode 16a of one of the thin film transistors.

【0042】続いて、このゲート電極16a及び残留し
た金属膜16をマスクとして、非質量分離型のイオン注
入装置を用いて、活性層13aの両側に、p型もしくは
n型の不純物を高濃度に注入し、ソース領域17as及
びドレイン領域17adを形成する。
Subsequently, using the gate electrode 16a and the remaining metal film 16 as a mask, a non-mass separation type ion implantation apparatus is used to deposit p-type or n-type impurities at a high concentration on both sides of the active layer 13a. Implantation is performed to form a source region 17as and a drain region 17ad.

【0043】続いて、図3の(d)に示すように、フォ
トリソグラフィにより、残留した金属膜16をパターニ
ングして、他方の薄膜トランジスタのゲート電極16b
を形成する。そして、活性層13aの両側にソース領域
17as及びドレイン領域17adを形成した一方の薄
膜トランジスタを形成する領域全体及び他方の薄膜トラ
ンジスタのゲート電極16bをレジスト14で覆う。そ
して、このレジスト14をマスクとして、非質量分離型
のイオン注入装置を用いて、活性層13bの両側に、図
3の(c)で説明したステップと反対の導電性の不純物
を高濃度に注入し、ソース領域17bs及びドレイン領
域17bdを形成する。そして、レジスト14を除去し
た後、600℃で1時間、アニールを行い、ソース領域
17as、17bs及びドレイン領域17ad、17b
dに注入した高濃度の不純物を活性化する。
Subsequently, as shown in FIG. 3D, the remaining metal film 16 is patterned by photolithography to form a gate electrode 16b of the other thin film transistor.
To form Then, the resist 14 covers the entire region where one of the thin film transistors is formed in which the source region 17as and the drain region 17ad are formed on both sides of the active layer 13a and the gate electrode 16b of the other thin film transistor. Then, using the resist 14 as a mask, a non-mass separation type ion implantation apparatus is used to implant a conductive impurity at a high concentration into both sides of the active layer 13b in the opposite direction to the step described with reference to FIG. Then, a source region 17bs and a drain region 17bd are formed. After the resist 14 is removed, annealing is performed at 600 ° C. for 1 hour to form the source regions 17as and 17bs and the drain regions 17ad and 17b.
Activate the high-concentration impurities implanted in d.

【0044】続いて、図3の(e)に示すように、ゲー
ト電極16a及び16bの上に、600nmの膜厚で層
間絶縁膜18を形成する。そして、この層間絶縁膜18
及びゲート絶縁膜15にコンタクトホールを形成する。
そして、このコンタクトホールを介してソース領域17
as及び17bs及びドレイン領域17ad及び17b
dにそれぞれコンタクトしたソース電極19as及び1
9bs、および、ドレイン電極19ad及び19bdを
形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 3E, an interlayer insulating film 18 having a thickness of 600 nm is formed on the gate electrodes 16a and 16b. Then, this interlayer insulating film 18
Then, a contact hole is formed in the gate insulating film 15.
Then, the source region 17 is formed through the contact hole.
as and 17bs and drain regions 17ad and 17b
d and the source electrodes 19as and 1
9bs and drain electrodes 19ad and 19bd are formed.

【0045】上述したようなステップによって形成され
た薄膜トランジスタ20a及び20bは、図3の(c)
及び(d)で説明したステップにおいて、注入される不
純物を適当に選択することにより、それぞれnチャネル
型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタ
として形成することができる。nチャネル型薄膜トラン
ジスタとして形成する場合には、活性層に注入する不純
物として、例えば水素化リン(PH3 )を使用し、pチ
ャネル型薄膜トランジスタとして形成する場合には、不
純物として、例えば水素化ホウ素(B26)を使用す
る。
The thin film transistors 20a and 20b formed by the above-described steps are shown in FIG.
In the steps described in (d) and (d), an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor can be formed by appropriately selecting the impurities to be implanted. When formed as an n-channel thin film transistor, for example, phosphorus hydride (PH 3 ) is used as an impurity to be injected into the active layer. When formed as a p-channel thin film transistor, as an impurity, for example, borohydride (PH) is used. B 2 H 6 ).

【0046】この実施の形態では、図3の(c)に示し
たステップにおいて、不純物は、例えば、主として水素
化リン(PH3 )であり、加速電圧が70kVで、1×
10 15/cm2 のドーズ量で注入される。これにより、
薄膜トランジスタ20aは、nチャネル型薄膜トランジ
スタとして機能する。また、図3の(d)に示したステ
ップにおいて、不純物は、例えば、主として水素化ホウ
素(B26)であり、加速電圧が70kVで、2×10
15/cm2 のドーズ量で注入される。これにより、薄膜
トランジスタ20bは、pチャネル型薄膜トランジスタ
として機能する。
In this embodiment, FIG.
In the step, the impurities are, for example, mainly hydrogen
Phosphorus chloride (PHThree), The acceleration voltage is 70 kV, and 1 ×
10 15/ CmTwoIs implanted at a dose of. This allows
The thin film transistor 20a is an n-channel thin film transistor.
Function as a star. Further, the step shown in FIG.
For example, impurities may be primarily hydrogenated borane
Elementary (BTwoH6), The acceleration voltage is 70 kV, and 2 × 10
15/ CmTwoIs implanted at a dose of. This enables the thin film
The transistor 20b is a p-channel thin film transistor
Function as

【0047】上述したような製造方法によって製造され
たnチャネル型薄膜トランジスタのしきい値電圧は、+
1.6Vであり、pチャネル型薄膜トランジスタのしき
い値電圧は、−1.5Vであった。
The threshold voltage of the n-channel type thin film transistor manufactured by the above manufacturing method is +
1.6 V, and the threshold voltage of the p-channel thin film transistor was -1.5 V.

【0048】これに対して、半導体薄膜によって形成さ
れた活性層にボロンを注入する際に、窒素を添加せずに
欠陥準位を形成しなかった場合、nチャネル型薄膜トラ
ンジスタのしきい値電圧は、+0.1Vであり、pチャ
ネル型薄膜トランジスタのしきい値電圧は、−1.1V
であった。窒素を添加しなかった場合には、nチャネル
型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタ
のそれぞれでボロンの注入量を変えることにより、半導
体薄膜中の不純物濃度に差を生じさせ、それぞれの薄膜
トランジスタのしきい値電圧を制御することは可能であ
るが、それぞれの薄膜トランジスタのしきい値電圧の差
は、1.0〜1.5V程度であり、相補型の回路とし
て、正常に動作させることができなかった。
On the other hand, when boron is implanted into the active layer formed of the semiconductor thin film and no defect level is formed without adding nitrogen, the threshold voltage of the n-channel thin film transistor becomes , + 0.1V, and the threshold voltage of the p-channel type thin film transistor is -1.1V
Met. When nitrogen was not added, the amount of boron implanted in each of the n-channel thin film transistor and the p-channel thin film transistor was changed to cause a difference in the impurity concentration in the semiconductor thin film, and the threshold value of each thin film transistor was changed. Although the voltage can be controlled, the difference between the threshold voltages of the respective thin film transistors is about 1.0 to 1.5 V, and the circuit cannot operate normally as a complementary circuit.

【0049】一方、上述した製造方法によって製造され
た薄膜トランジスタによれば、半導体薄膜によって形成
された活性層にボロンを注入する際に、同時に、活性層
に欠陥準位を形成するために注入される窒素の添加量を
調整することにより、nチャネル型薄膜トランジスタの
しきい値電圧とpチャネル型薄膜トランジスタのしきい
値電圧との差は、変化する。
On the other hand, according to the thin film transistor manufactured by the above-described manufacturing method, when boron is injected into the active layer formed by the semiconductor thin film, it is simultaneously injected to form a defect level in the active layer. By adjusting the amount of nitrogen added, the difference between the threshold voltage of the n-channel thin film transistor and the threshold voltage of the p-channel thin film transistor changes.

【0050】すなわち、活性層に注入するボロンの添加
量と窒素の添加量とを調整することにより、活性層を形
成する非晶質半導体薄膜を結晶化して多結晶半導体薄膜
を形成する際に、多結晶半導体薄膜に所定数の欠陥準位
が形成される。多結晶半導体薄膜に形成される欠陥準位
の数を調整することにより、この多結晶半導体薄膜を活
性層とする薄膜トランジスタは、nチャネル型及びpチ
ャネル型として機能させた際に、欠陥準位の数に応じて
それぞれ所定のしきい値電圧を有するようになる。
That is, by adjusting the amount of boron and the amount of nitrogen to be injected into the active layer, the amorphous semiconductor thin film forming the active layer is crystallized to form a polycrystalline semiconductor thin film. A predetermined number of defect levels are formed in the polycrystalline semiconductor thin film. By adjusting the number of defect levels formed in the polycrystalline semiconductor thin film, a thin film transistor using the polycrystalline semiconductor thin film as an active layer can function as an n-channel type and a p-channel type. Each has a predetermined threshold voltage according to the number.

【0051】このため、活性層に注入するボロンの添加
量と窒素の添加量とを調整することにより、多結晶半導
体薄膜に形成される欠陥準位の数に応じて、これら薄膜
トランジスタそれぞれのしきい値電圧を所望の値に制御
することが可能であり、これら薄膜トランジスタのしき
い値電圧の差を適当な値に調整することが可能である。
Therefore, by adjusting the amount of boron and the amount of nitrogen to be implanted into the active layer, the threshold of each of these thin film transistors is adjusted according to the number of defect levels formed in the polycrystalline semiconductor thin film. The value voltage can be controlled to a desired value, and the difference between the threshold voltages of these thin film transistors can be adjusted to an appropriate value.

【0052】このように、薄膜トランジスタの活性層を
形成する際に、薄膜トランジスタの活性層に、低濃度の
不純物を注入すると同時に、結晶化を阻害するような元
素もしくはイオンを注入することにより、活性層に欠陥
準位が形成される。したがって、1回の不純物注入によ
り、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄
膜トランジスタそれぞれのしきい値電圧を、適度な値に
制御することができる。
As described above, when forming the active layer of the thin-film transistor, the active layer of the thin-film transistor is simultaneously implanted with low-concentration impurities and at the same time, by implanting elements or ions that inhibit crystallization. Defect levels are formed. Therefore, the threshold voltage of each of the n-channel thin film transistor and the p-channel thin film transistor can be controlled to an appropriate value by one impurity implantation.

【0053】これにより、nチャネル型薄膜トランジス
タ及びpチャネル型薄膜トランジスタを同一基板に形成
する薄膜トランジスタの製造方法では、それぞれの活性
層に注入される不純物の濃度に差を生じさせるためのス
テップ数を削除することが可能となり、製造コストを低
減することが可能となる。このため、安価な製造コスト
の薄膜トランジスタの製造方法を提供することが可能と
なる。
Thus, in the method of manufacturing a thin film transistor in which the n-channel thin film transistor and the p-channel thin film transistor are formed on the same substrate, the number of steps for causing a difference in the concentration of impurities implanted in each active layer is eliminated. It is possible to reduce the manufacturing cost. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing a thin film transistor at a low manufacturing cost.

【0054】この実施の形態では、非晶質シリコンの結
晶化を阻害する元素として窒素を添加したが、他の元素
であってもよく、例えば微量の酸素を添加することでも
多結晶シリコン中に欠陥準位を形成することが可能であ
る。
In this embodiment, nitrogen is added as an element that inhibits the crystallization of amorphous silicon. However, other elements may be added. It is possible to form a defect level.

【0055】また、この実施の形態では、図3の(a)
に示したステップにより、非晶質シリコン薄膜を成膜し
た後に、この非晶質シリコン薄膜に、不純物及び結晶化
を阻害する元素を注入したが、非晶質シリコン薄膜を成
膜する際に、シランガス、ボランガス、及び窒素ガスを
主体とする混合ガスを原料ガスとして使用することによ
り、1つのステップで不純物及び結晶化を阻害する元素
を含む非晶質シリコン薄膜を成膜することが可能とな
る。
Also, in this embodiment, FIG.
After forming the amorphous silicon thin film by the steps shown in (2), impurities and elements that inhibit crystallization were implanted into this amorphous silicon thin film, but when forming the amorphous silicon thin film, By using a mixed gas mainly composed of silane gas, borane gas, and nitrogen gas as a source gas, it is possible to form an amorphous silicon thin film containing an impurity and an element inhibiting crystallization in one step. .

【0056】このため、不純物及び結晶化を阻害する元
素を注入するステップを省略することが可能となり、工
程数を削減できる。したがって、さらに、安価な製造コ
ストで薄膜トランジスタを製造することが可能となる。
Therefore, it is possible to omit the step of implanting impurities and elements that inhibit crystallization, and it is possible to reduce the number of steps. Therefore, a thin film transistor can be manufactured at a low manufacturing cost.

【0057】次に、この液晶表示装置の駆動回路として
利用されるnチャネル型薄膜トランジスタ及びPチャネ
ル型薄膜トランジスタの第2の製造方法について説明す
る。
Next, a second method for manufacturing an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor used as a driving circuit of the liquid crystal display device will be described.

【0058】このような薄膜トランジスタは、図4の
(a)乃至(e)に示したようなステップによって形成
される。
Such a thin film transistor is formed by the steps shown in FIGS.

【0059】すなわち、図4の(a)に示すように、絶
縁基板、例えばガラス基板31上に、プラズマCVD法
により、非晶質半導体薄膜として非晶質シリコン薄膜3
2を50nmの膜厚で堆積する。このとき、例えば、主
としてシラン(SiH4 )を原料ガスとして利用する。
そして、この非晶質シリコン薄膜32が成膜されたガラ
ス基板31を、アニール炉において、500℃の温度で
1時間、アニールすることにより、非晶質シリコン薄膜
32に含まれる水素を除去する脱水素処理を行う。
That is, as shown in FIG. 4A, an amorphous silicon thin film 3 is formed as an amorphous semiconductor thin film on an insulating substrate, for example, a glass substrate 31 by a plasma CVD method.
2 is deposited to a thickness of 50 nm. At this time, for example, silane (SiH 4 ) is mainly used as a source gas.
Then, the glass substrate 31 on which the amorphous silicon thin film 32 is formed is annealed in an annealing furnace at a temperature of 500 ° C. for 1 hour to remove hydrogen contained in the amorphous silicon thin film 32. Perform elementary processing.

【0060】続いて、図4の(b)に示すように、非晶
質シリコン薄膜32の全面に、例えばエキシマレーザ光
を照射して、非晶質シリコンを溶融し、再結晶化して、
多結晶シリコン薄膜33を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4B, the entire surface of the amorphous silicon thin film 32 is irradiated with, for example, excimer laser light to melt and recrystallize the amorphous silicon.
A polycrystalline silicon thin film 33 is formed.

【0061】続いて、多結晶シリコン薄膜33の全面
に、イオンドープ法により、低濃度の不純物、主として
ボロンを9.5×1011/cm2 のドーズ量で注入す
る。この時の原料ガスとしては、水素化ホウ素(B
26)などのガスとアルゴン(Ar)ガスを1:1の割
合で混合した混合ガスを使用し、多結晶シリコン薄膜3
3の全面にボロンと同時にアルゴンを注入する。原料ガ
スに混合されたアルゴンは、多結晶シリコンの結合を切
断し、結晶破壊を生じさせる元素として作用する。これ
により、欠陥準位を有する多結晶シリコン薄膜33を形
成する。
Subsequently, low-concentration impurities, mainly boron, are implanted into the entire surface of the polycrystalline silicon thin film 33 at a dose of 9.5 × 10 11 / cm 2 by ion doping. As a raw material gas at this time, borohydride (B
The 2 H 6) gas and argon (Ar) gas, such as 1: 1 using a mixed gas mixture at a ratio, the polycrystalline silicon thin film 3
Argon is simultaneously implanted with boron over the entire surface of No. 3. Argon mixed with the source gas serves as an element that breaks bonds of polycrystalline silicon and causes crystal breakage. Thus, a polycrystalline silicon thin film 33 having a defect level is formed.

【0062】続いて、図4の(c)に示すように、例え
ばフォトリソグラフィにより、多結晶シリコン薄膜33
を所定の形状にパターニングして、薄膜トランジスタの
活性層33a及び33bを形成する。続いて、活性層3
3a及び33bの上に、ゲート絶縁膜35を100nm
の膜厚で形成する。そして、このゲート絶縁膜35の上
に、スパッタ法により、300nmの膜厚の金属膜36
を形成する。そして、フォトリソグラフィにより、この
金属膜36をパターニングして、一方の薄膜トランジス
タのゲート電極36aを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, the polycrystalline silicon thin film 33 is formed by photolithography, for example.
Is patterned into a predetermined shape to form active layers 33a and 33b of the thin film transistor. Subsequently, the active layer 3
On 3a and 33b, a gate insulating film 35 is formed to a thickness of 100 nm.
It is formed with a film thickness of. Then, a metal film 36 having a thickness of 300 nm is formed on the gate insulating film 35 by sputtering.
To form Then, the metal film 36 is patterned by photolithography to form a gate electrode 36a of one of the thin film transistors.

【0063】続いて、このゲート電極36a及び残留し
た金属膜36をマスクとして、非質量分離型のイオン注
入装置を用いて、活性層33aの両側に、p型もしくは
n型の不純物を高濃度に注入し、ソース領域37as及
びドレイン領域37adを形成する。
Subsequently, using the gate electrode 36a and the remaining metal film 36 as a mask, a p-type or n-type impurity is highly concentrated on both sides of the active layer 33a by using a non-mass separation type ion implantation apparatus. Implantation is performed to form a source region 37as and a drain region 37ad.

【0064】続いて、図4の(d)に示すように、フォ
トリソグラフィにより、残留した金属膜36をパターニ
ングして、他方の薄膜トランジスタのゲート電極36b
を形成する。そして、活性層33aの両側にソース領域
37as及びドレイン領域37adを形成した一方の薄
膜トランジスタを形成する領域全体及び他方の薄膜トラ
ンジスタのゲート電極36bをレジスト34で覆う。そ
して、このレジスト34をマスクとして、非質量分離型
のイオン注入装置を用いて、活性層33bの両側に、図
4の(c)で説明したステップと反対の導電性の不純物
を高濃度に注入し、ソース領域37bs及びドレイン領
域37bdを形成する。そして、レジスト34を除去し
た後、600℃の温度で1時間、アニールを行い、ソー
ス領域37as、37bs及びドレイン領域37ad、
37bdに注入した高濃度の不純物を活性化する。
Subsequently, as shown in FIG. 4D, the remaining metal film 36 is patterned by photolithography to form a gate electrode 36b of the other thin film transistor.
To form Then, the entire region where one thin film transistor is formed in which the source region 37as and the drain region 37ad are formed on both sides of the active layer 33a and the gate electrode 36b of the other thin film transistor are covered with the resist. Then, using this resist 34 as a mask, a conductive impurity opposite to the step described in FIG. 4C is implanted into both sides of the active layer 33b at a high concentration by using a non-mass separation type ion implantation apparatus. Then, a source region 37bs and a drain region 37bd are formed. Then, after the resist 34 is removed, annealing is performed at a temperature of 600 ° C. for 1 hour, so that the source regions 37as and 37bs and the drain regions 37ad and
Activate high-concentration impurities implanted into 37bd.

【0065】続いて、図4の(e)に示すように、ゲー
ト電極36a及び36bの上に、600nmの膜厚で層
間絶縁膜38を形成する。そして、この層間絶縁膜38
及びゲート絶縁膜35にコンタクトホールを形成する。
そして、このコンタクトホールを介してソース領域37
as及び37bs及びドレイン領域37ad及び37b
dにそれぞれコンタクトしたソース電極39as及び3
9bs、および、ドレイン電極39ad及び39bdを
形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4E, an interlayer insulating film 38 having a thickness of 600 nm is formed on the gate electrodes 36a and 36b. Then, the interlayer insulating film 38
Then, a contact hole is formed in the gate insulating film 35.
Then, the source region 37 is formed through the contact hole.
as and 37bs and drain regions 37ad and 37b
d, the source electrodes 39as and 3
9bs and drain electrodes 39ad and 39bd are formed.

【0066】上述したようなステップによって形成され
た薄膜トランジスタ40a及び40bは、図4の(c)
及び(d)で説明したステップにおいて、注入される不
純物を適当に選択することにより、それぞれnチャネル
型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタ
として形成することができる。
The thin film transistors 40a and 40b formed by the above-described steps are shown in FIG.
In the steps described in (d) and (d), an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor can be formed by appropriately selecting the impurities to be implanted.

【0067】上述したような製造方法によって製造され
たnチャネル型薄膜トランジスタのしきい値電圧は、+
1.5Vであり、pチャネル型薄膜トランジスタのしき
い値電圧は、−1.5Vであった。
The threshold voltage of the n-channel type thin film transistor manufactured by the above-described manufacturing method is +
1.5V, and the threshold voltage of the p-channel thin film transistor was -1.5V.

【0068】これに対して、半導体薄膜によって形成さ
れた活性層にボロンを注入する際に、アルゴンを添加せ
ずに欠陥準位を形成しなかった場合、nチャネル型薄膜
トランジスタのしきい値電圧は、0Vであり、pチャネ
ル型薄膜トランジスタのしきい値電圧は、−1.0Vで
あった。アルゴンを添加しなかった場合には、nチャネ
ル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジス
タのそれぞれでボロンの注入量を変えることにより、半
導体薄膜中の不純物濃度に差を生じさせ、それぞれの薄
膜トランジスタのしきい値電圧を制御することは可能で
あるが、それぞれの薄膜トランジスタのしきい値電圧の
差は、1.0〜1.5V程度であり、相補型の回路とし
て、正常に動作させることができなかった。
On the other hand, when boron is implanted into the active layer formed of the semiconductor thin film and no defect level is formed without adding argon, the threshold voltage of the n-channel thin film transistor becomes , 0 V, and the threshold voltage of the p-channel thin film transistor was −1.0 V. When argon was not added, by changing the amount of boron implanted in each of the n-channel thin film transistor and the p-channel thin film transistor, a difference was caused in the impurity concentration in the semiconductor thin film, and the threshold voltage of each thin film transistor was changed. Although the voltage can be controlled, the difference between the threshold voltages of the respective thin film transistors is about 1.0 to 1.5 V, and the circuit cannot operate normally as a complementary circuit.

【0069】一方、上述した製造方法によって製造され
た薄膜トランジスタによれば、半導体薄膜によって形成
された活性層にボロンを注入する際に、同時に、活性層
に欠陥準位を形成するために注入されるアルゴンの添加
量を調整することにより、nチャネル型薄膜トランジス
タのしきい値電圧とpチャネル型薄膜トランジスタのし
きい値電圧との差は、変化する。
On the other hand, according to the thin film transistor manufactured by the above-described manufacturing method, when boron is injected into the active layer formed by the semiconductor thin film, it is simultaneously injected to form a defect level in the active layer. By adjusting the addition amount of argon, the difference between the threshold voltage of the n-channel thin film transistor and the threshold voltage of the p-channel thin film transistor changes.

【0070】すなわち、活性層に注入するボロンの添加
量とアルゴンの添加量とを調整することにより、活性層
を形成する多結晶半導体薄膜を結晶破壊して、多結晶半
導体薄膜に所定数の欠陥準位が形成される。多結晶半導
体薄膜に形成される欠陥準位の数を調整することによ
り、この多結晶半導体薄膜を活性層とする薄膜トランジ
スタは、nチャネル型及びpチャネル型として機能させ
た際に、欠陥準位の数に応じてそれぞれ所定のしきい値
電圧を有するようになる。
That is, by adjusting the addition amount of boron and the addition amount of argon to be injected into the active layer, the polycrystalline semiconductor thin film forming the active layer is crystal-destructed, and the polycrystalline semiconductor thin film has a predetermined number of defects. A level is formed. By adjusting the number of defect levels formed in the polycrystalline semiconductor thin film, a thin film transistor using the polycrystalline semiconductor thin film as an active layer can function as an n-channel type and a p-channel type. Each has a predetermined threshold voltage according to the number.

【0071】このため、活性層に注入するボロンの添加
量とアルゴンの添加量とを調整することにより、多結晶
半導体薄膜に形成される欠陥準位の数に応じて、これら
薄膜トランジスタそれぞれのしきい値電圧を所望の値に
制御することが可能であり、これら薄膜トランジスタの
しきい値電圧の差を適当な値に調整することが可能であ
る。
Therefore, by adjusting the amount of boron and the amount of argon to be implanted into the active layer, the threshold of each of these thin film transistors is adjusted according to the number of defect levels formed in the polycrystalline semiconductor thin film. The value voltage can be controlled to a desired value, and the difference between the threshold voltages of these thin film transistors can be adjusted to an appropriate value.

【0072】このように、薄膜トランジスタの活性層を
形成する際に、薄膜トランジスタの活性層を形成する多
結晶半導体薄膜に、低濃度の不純物を注入すると同時
に、結晶破壊を生じさせるような元素もしくはイオンを
注入することにより、活性層に欠陥準位が形成される。
したがって、1回の不純物注入により、nチャネル型薄
膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタそれ
ぞれのしきい値電圧を、適度な値に制御することができ
る。
As described above, when the active layer of the thin film transistor is formed, a low concentration impurity is implanted into the polycrystalline semiconductor thin film forming the active layer of the thin film transistor, and at the same time, an element or ion that causes crystal destruction is added. By the implantation, a defect level is formed in the active layer.
Therefore, the threshold voltage of each of the n-channel thin film transistor and the p-channel thin film transistor can be controlled to an appropriate value by one impurity implantation.

【0073】これにより、nチャネル型薄膜トランジス
タ及びpチャネル型薄膜トランジスタを同一基板に形成
する薄膜トランジスタの製造方法では、それぞれの活性
層に注入される不純物の濃度に差を生じさせるためのス
テップ数を削除することが可能となり、製造コストを低
減することが可能となる。このため、安価な製造コスト
の薄膜トランジスタの製造方法を提供することが可能と
なる。
Thus, in the method of manufacturing a thin film transistor in which an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor are formed on the same substrate, the number of steps for causing a difference in the concentration of impurities implanted in each active layer is eliminated. It is possible to reduce the manufacturing cost. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing a thin film transistor at a low manufacturing cost.

【0074】この実施の形態では、多結晶シリコンの結
晶破壊を生じさせる元素としてアルゴンを添加したが、
多結晶薄膜中にキャリアを発生しないような元素であれ
ば、他の元素であってもよく、例えば窒素ガスや、クリ
プトン(Kr)ガスなどの不活性ガス、半導体薄膜を形
成する元素と同じシリコン元素を発生するシランを添加
することも可能である。
In this embodiment, argon is added as an element causing crystal destruction of polycrystalline silicon.
Any other element that does not generate carriers in the polycrystalline thin film may be used, for example, an inert gas such as nitrogen gas or krypton (Kr) gas, or the same silicon as the element forming the semiconductor thin film. It is also possible to add silanes that generate elements.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、安価な製造コストで、nチャネル型薄膜トランジス
タ及びpチャネル型薄膜トランジスタを同一基板上に形
成することができる薄膜トランジスタの製造方法を提供
することができる。
As described above, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor in which an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor can be formed on the same substrate at a low manufacturing cost. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、この発明の薄膜トランジスタの製造方
法によって製造された相補型の回路を駆動回路として利
用する液晶表示装置の液晶パネルの構成及び外観を概略
的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration and appearance of a liquid crystal panel of a liquid crystal display device using a complementary circuit manufactured by a method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention as a drive circuit.

【図2】図2は、図1に示した液晶パネルの構成を概略
的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a liquid crystal panel shown in FIG.

【図3】図3の(a)乃至(e)は、この発明の薄膜ト
ランジスタの製造方法を説明するための図である。
FIGS. 3A to 3E are views for explaining a method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention.

【図4】図4の(a)乃至(e)は、この発明の薄膜ト
ランジスタの他の製造方法を説明するための図である。
FIGS. 4A to 4E are views for explaining another method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…液晶パネル 11、31…ガラス基板 12、32…非晶質シリコン薄膜 13、33…多結晶シリコン薄膜 15、35…ゲート絶縁膜 16、36…金属膜 16(a,b)、36(a,b)…ゲート電極 17(as,bs)、37(as,bs)…ソース領域 17(ad,bd)、37(ad,bd)…ドレイン領
域 18…層間絶縁膜 19(as,bs)、39(as,bs)…ソース電極 19(ad,bd)、39(ad,bd)…ドレイン電
極 20(a,b)、40(a,b)…薄膜トランジスタ
Reference Signs List 10 liquid crystal panel 11, 31 glass substrate 12, 32 amorphous silicon thin film 13, 33 polycrystalline silicon thin film 15, 35 gate insulating film 16, 36 metal film 16 (a, b), 36 (a) , B) gate electrode 17 (as, bs), 37 (as, bs) source region 17 (ad, bd), 37 (ad, bd) drain region 18 interlayer insulating film 19 (as, bs) 39 (as, bs) ... source electrode 19 (ad, bd), 39 (ad, bd) ... drain electrode 20 (a, b), 40 (a, b) ... thin film transistor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/78 627G Fターム(参考) 2H092 JA25 JA29 JA38 JA42 JA47 KA04 KA07 MA08 MA13 MA17 MA27 MA30 MA35 MA37 MA41 NA25 NA27 5F045 AA08 AB03 AB04 AC01 AC19 AF07 BB08 BB16 CA15 DA57 HA12 HA15 HA16 HA18 5F052 AA02 BB07 DA02 DB03 EA15 FA05 JA01 JA04 JA10 5F110 AA08 AA16 BB01 BB02 BB04 CC02 DD02 EE02 EE03 EE06 EE44 GG02 GG13 GG25 GG32 GG33 GG45 GG52 HJ01 HJ04 HJ13 HJ18 HJ23 HL03 HL06 NN04 NN72 NN73 PP03 PP33 PP35 QQ11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI theme coat ゛ (Reference) H01L 29/78 627G F-term (Reference) 2H092 JA25 JA29 JA38 JA42 JA47 KA04 KA07 MA08 MA13 MA17 MA27 MA30 MA35 MA37 MA41 NA25 NA27 5F045 AA08 AB03 AB04 AC01 AC19 AF07 BB08 BB16 CA15 DA57 HA12 HA15 HA16 HA18 5F052 AA02 BB07 DA02 DB03 EA15 FA05 JA01 JA04 JA10 5F110 AA08 AA16 BB01 BB02 BB04 CC02 DD02 EE02 EE13 GG03 GG03 GG02 HL03 HL06 NN04 NN72 NN73 PP03 PP33 PP35 QQ11

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】多結晶半導体薄膜を活性層とするnチャネ
ル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジス
タを同一基板上に形成する薄膜トランジスタの製造方法
において、 基板上に形成した、不純物を含む多結晶半導体薄膜をパ
ターニングして活性層を形成するステップと、 この活性層の上に絶縁膜を介して形成した金属膜をパタ
ーニングしてゲート電極を形成するステップと、 このゲート電極をマスクとして不純物を注入して活性層
の両側にp型またはn型の不純物を含むソース領域及び
ドレイン領域をそれぞれ形成するステップと、を備え、 前記活性層を形成するステップは、活性層に欠陥準位を
形成するステップを有することを特徴とする薄膜トラン
ジスタの製造方法。
1. A method for manufacturing a thin film transistor in which an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor having a polycrystalline semiconductor thin film as an active layer are formed on the same substrate, wherein the polycrystalline semiconductor thin film containing impurities formed on the substrate is Patterning to form an active layer; patterning a metal film formed on the active layer via an insulating film to form a gate electrode; implanting impurities using the gate electrode as a mask to activate the gate electrode; Forming a source region and a drain region each containing p-type or n-type impurities on both sides of the layer, wherein forming the active layer includes forming a defect level in the active layer. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising:
【請求項2】前記活性層を形成するステップは、 基板上に非晶質半導体薄膜を成膜するステップと、 この非晶質半導体薄膜に、不純物及び結晶化を阻害する
元素を注入するステップと、 この非晶質半導体薄膜を多結晶化して、欠陥準位を含む
多結晶半導体薄膜を形成するステップと、 を有することを特徴とする請求項1に記載の薄膜トラン
ジスタの製造方法。
2. The step of forming the active layer includes: forming an amorphous semiconductor thin film on a substrate; and implanting an impurity and an element that inhibits crystallization into the amorphous semiconductor thin film. 2. The method according to claim 1, further comprising the steps of: polycrystallizing the amorphous semiconductor thin film to form a polycrystalline semiconductor thin film including a defect level.
【請求項3】前記活性層を形成するステップは、 非晶質半導体薄膜を形成するための原料ガスに、不純物
及び結晶化を阻害する元素を混合した混合ガスを用い
て、基板上に非晶質半導体薄膜を成膜するステップと、 この非晶質半導体薄膜を多結晶化して、欠陥準位を含む
多結晶半導体薄膜を形成するステップと、 を有することを特徴とする請求項1に記載の薄膜トラン
ジスタの製造方法。
3. The step of forming the active layer comprises: forming a non-crystalline semiconductor film on a substrate by using a mixed gas obtained by mixing an impurity and an element inhibiting crystallization as a raw material gas for forming an amorphous semiconductor thin film; 2. The method according to claim 1, further comprising: forming a crystalline semiconductor thin film; and polycrystallizing the amorphous semiconductor thin film to form a polycrystalline semiconductor thin film including a defect level. A method for manufacturing a thin film transistor.
【請求項4】前記結晶化を阻害する元素は、酸素または
窒素であることを特徴とする請求項2または3に記載の
薄膜トランジスタの製造方法。
4. The method according to claim 2, wherein the element that inhibits crystallization is oxygen or nitrogen.
【請求項5】前記活性層を形成するステップは、 基板上に非晶質半導体薄膜を成膜するステップと、 この非晶質半導体薄膜を多結晶化して多結晶半導体薄膜
を形成するステップと、 この多結晶半導体薄膜に、不純物及び欠陥準位を形成す
るイオンを注入して、結晶破壊するステップと、 を有することを特徴とする請求項1に記載の薄膜トラン
ジスタの製造方法。
5. The step of forming the active layer includes: forming an amorphous semiconductor thin film on a substrate; polycrystallizing the amorphous semiconductor thin film to form a polycrystalline semiconductor thin film; 2. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, further comprising: implanting ions forming impurities and defect levels into the polycrystalline semiconductor thin film to destroy the crystal.
【請求項6】前記欠陥準位を形成するイオンは、不活性
ガスイオンまたは前記活性層と同一の元素のイオンであ
ることを特徴とする請求項5に記載の薄膜トランジスタ
の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the ions forming the defect levels are inert gas ions or ions of the same element as the active layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101937144B (en) * 2009-06-29 2013-01-30 乐金显示有限公司 Method of manufacturing liquid crystal display device

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